JPH09111363A - Ｔａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法 - Google Patents
Ｔａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法Info
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- JPH09111363A JPH09111363A JP29345795A JP29345795A JPH09111363A JP H09111363 A JPH09111363 A JP H09111363A JP 29345795 A JP29345795 A JP 29345795A JP 29345795 A JP29345795 A JP 29345795A JP H09111363 A JPH09111363 A JP H09111363A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｔａ、Ｓｉを主成分としてＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの金属や金属珪化物を添加
した高密度、高純度のＴａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法
を提供する。 【解決手段】原子比でＴａ粉末２．０〜３．０原子、Ｓ
ｉ粉末６．０〜７．０原子、残部がＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆの少なくとも一種を含む金属粉末
または金属珪化物粉末からなる混合粉体を、真空中もし
くは不活性ガス雰囲気中で１１００〜１２００℃の温度
で加熱処理した後、反応生成物を再混合し、次いで真空
下あるいは不活性ガス雰囲気下でＳｉの融点未満の温度
でホットプレスするＴａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法。
Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの金属や金属珪化物を添加
した高密度、高純度のＴａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法
を提供する。 【解決手段】原子比でＴａ粉末２．０〜３．０原子、Ｓ
ｉ粉末６．０〜７．０原子、残部がＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆの少なくとも一種を含む金属粉末
または金属珪化物粉末からなる混合粉体を、真空中もし
くは不活性ガス雰囲気中で１１００〜１２００℃の温度
で加熱処理した後、反応生成物を再混合し、次いで真空
下あるいは不活性ガス雰囲気下でＳｉの融点未満の温度
でホットプレスするＴａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルヘッドの
抵抗膜や下地膜、半導体用集積回路の薄膜電極用のスパ
ッタリングターゲットなどに用いられ、ＴａおよびＳｉ
を主要成分としてＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、
Ｈｆなどの高融点金属を添加した組成のＴａ／Ｓｉ系の
焼結合金を製造する方法に関する。
抵抗膜や下地膜、半導体用集積回路の薄膜電極用のスパ
ッタリングターゲットなどに用いられ、ＴａおよびＳｉ
を主要成分としてＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、
Ｈｆなどの高融点金属を添加した組成のＴａ／Ｓｉ系の
焼結合金を製造する方法に関する。
【０００２】Ｔａ／Ｓｉ系焼結合金は、Ｔａ粉末とＳｉ
粉末との混合粉末、あるいは更に、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの高融点金属粉末を添加混合
して圧縮成形し焼結することにより製造されている。し
かしながら、これらのＴａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの高融点金属（Ｍ）とＳｉとでは融
点の差が大きいこと、また高融点金属Ｍはシリサイド化
合物（ＭＳｉ2)を生成し共晶点を有すること、などの理
由により高密度の焼結合金を得ることが困難である。更
に、シリサイド化反応は発熱反応であるので焼結時に局
所的に高温となり、Ｓｉの液相が発生し溶出するために
組成が不均一となりばらつきを生じる問題がある。そこ
で、高融点金属ＭとＳｉとの混合粉末を加熱反応させて
ＭＳｉ2を合成し、それに目的組成になるようにＳｉ粉
末を加えてホットプレスする方法が開発されている。
粉末との混合粉末、あるいは更に、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの高融点金属粉末を添加混合
して圧縮成形し焼結することにより製造されている。し
かしながら、これらのＴａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの高融点金属（Ｍ）とＳｉとでは融
点の差が大きいこと、また高融点金属Ｍはシリサイド化
合物（ＭＳｉ2)を生成し共晶点を有すること、などの理
由により高密度の焼結合金を得ることが困難である。更
に、シリサイド化反応は発熱反応であるので焼結時に局
所的に高温となり、Ｓｉの液相が発生し溶出するために
組成が不均一となりばらつきを生じる問題がある。そこ
で、高融点金属ＭとＳｉとの混合粉末を加熱反応させて
ＭＳｉ2を合成し、それに目的組成になるようにＳｉ粉
末を加えてホットプレスする方法が開発されている。
【０００３】ＭＳｉ2 を合成する方法として、高融点金
属ＭとＳｉとの混合粉末を真空中あるいは不活性ガス雰
囲気中でアーク加熱やエレクトロンビームを照射して溶
解し反応させる方法もあるが、この方法ではＭＳｉ2 の
析出時に偏析が生じ易く、Ｓｉの揮発ロスも多いという
欠点があり、組成制御が難しく組織が不均一になり易い
欠点がある。
属ＭとＳｉとの混合粉末を真空中あるいは不活性ガス雰
囲気中でアーク加熱やエレクトロンビームを照射して溶
解し反応させる方法もあるが、この方法ではＭＳｉ2 の
析出時に偏析が生じ易く、Ｓｉの揮発ロスも多いという
欠点があり、組成制御が難しく組織が不均一になり易い
欠点がある。
【０００４】
【従来の技術】そのため、高融点金属シリサイドの製造
方法として、例えば特開平２−１６６２７６号公報には
高融点金属粉末とシリコン粉末とを真空ホットプレスす
ることによって組織合成ならびに溶融焼結を行って高融
点金属シリサイドの焼結体を製造する方法が提案されて
いる。しかしながら、この方法では組織合成時の熱処理
温度が高いのでシリサイド化反応の反応熱により局所的
に高温となり、Ｓｉの溶出やＳｉ粒子の粗大化が生じる
欠点がある。
方法として、例えば特開平２−１６６２７６号公報には
高融点金属粉末とシリコン粉末とを真空ホットプレスす
ることによって組織合成ならびに溶融焼結を行って高融
点金属シリサイドの焼結体を製造する方法が提案されて
いる。しかしながら、この方法では組織合成時の熱処理
温度が高いのでシリサイド化反応の反応熱により局所的
に高温となり、Ｓｉの溶出やＳｉ粒子の粗大化が生じる
欠点がある。
【０００５】また、特開平３−１３０３６０号公報には
粒状のＭＳｉ2 相（但し、ＭはＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｈｆ、ＮｂおよびＴａから成る群より選択された少なく
とも１種の高融点金属）がＳｉマトリックス相に分散
し、ＭＳｉ2 相とＳｉ相との境界に界面層が介在してな
る組織を有する高融点金属シリサイド製のスパッタリン
グ用ターゲットを製造する方法であって、(1) Ｍ粉末と
Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比で２．０〜４．０になるよ
うに混合して混合粉体を調製する工程、(2) 前記混合粉
体を成形用型に充填し、高真空中、高プレス圧下にて、
急速加熱してＭＳｉ2 相を合成する工程、および(3) 低
真空中または不活性ガス雰囲気中、高プレス圧力下に
て、共晶温度真下の温度に加熱して焼結する工程、とか
ら成る製造方法が提案されている。しかしながら、この
方法も合成温度が高いので反応熱により局所的に高温部
が形成され易くＳｉの溶出やＳｉの粒成長による粗大粒
子化が生じる難点がある。
粒状のＭＳｉ2 相（但し、ＭはＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｈｆ、ＮｂおよびＴａから成る群より選択された少なく
とも１種の高融点金属）がＳｉマトリックス相に分散
し、ＭＳｉ2 相とＳｉ相との境界に界面層が介在してな
る組織を有する高融点金属シリサイド製のスパッタリン
グ用ターゲットを製造する方法であって、(1) Ｍ粉末と
Ｓｉ粉末とをＳｉ／Ｍ原子比で２．０〜４．０になるよ
うに混合して混合粉体を調製する工程、(2) 前記混合粉
体を成形用型に充填し、高真空中、高プレス圧下にて、
急速加熱してＭＳｉ2 相を合成する工程、および(3) 低
真空中または不活性ガス雰囲気中、高プレス圧力下に
て、共晶温度真下の温度に加熱して焼結する工程、とか
ら成る製造方法が提案されている。しかしながら、この
方法も合成温度が高いので反応熱により局所的に高温部
が形成され易くＳｉの溶出やＳｉの粒成長による粗大粒
子化が生じる難点がある。
【０００６】更に、特開平４−１９１３６６号公報には
遊離しているＳｉ粒子の平均粒径を小さくすることによ
りパーティクルの発生を抑制するシリサイドターゲット
の製造方法として、粒径が２００μm 以下の高融点金属
の粉末と、粒径が２００μm以下のＳｉの粉末とを混合
して焼成した後、これを粒径５００μm 以下に粉砕して
原料粉末を製造し、この原料粉末を高温で圧縮して焼結
する方法が提案されている。しかしながら、この方法も
ＭＳｉ2 の合成温度が１３００℃以上と高いのでＳｉの
溶出やＳｉ粒子の粗大化が生じ組織が不均一になり易
く、また焼結性が低下する難点がある。更に、合成した
ＭＳｉ2 は合成温度が高いので固く、粉砕時に不純物が
混入する問題点がある。
遊離しているＳｉ粒子の平均粒径を小さくすることによ
りパーティクルの発生を抑制するシリサイドターゲット
の製造方法として、粒径が２００μm 以下の高融点金属
の粉末と、粒径が２００μm以下のＳｉの粉末とを混合
して焼成した後、これを粒径５００μm 以下に粉砕して
原料粉末を製造し、この原料粉末を高温で圧縮して焼結
する方法が提案されている。しかしながら、この方法も
ＭＳｉ2 の合成温度が１３００℃以上と高いのでＳｉの
溶出やＳｉ粒子の粗大化が生じ組織が不均一になり易
く、また焼結性が低下する難点がある。更に、合成した
ＭＳｉ2 は合成温度が高いので固く、粉砕時に不純物が
混入する問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等は
ＴａとＳｉとを主成分とする高融点Ｔａ／Ｓｉ系焼結合
金の製造方法について鋭意研究を進めた結果、Ｔａ粉末
とＳｉ粉末とを特定の原子比で混合した粉末にＷ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの高融点金属粉
末を所定の原子比で添加混合した混合粉体を原料とし、
ＭＳｉ2(ＭはＴａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｈｆなど）化反応の加熱温度を低く設定することに
より、合成時のＳｉの溶出やＳｉ粒子の粗大化を防止す
ることができ、高密度の焼結合金を製造することができ
ることを見出した。
ＴａとＳｉとを主成分とする高融点Ｔａ／Ｓｉ系焼結合
金の製造方法について鋭意研究を進めた結果、Ｔａ粉末
とＳｉ粉末とを特定の原子比で混合した粉末にＷ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの高融点金属粉
末を所定の原子比で添加混合した混合粉体を原料とし、
ＭＳｉ2(ＭはＴａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｈｆなど）化反応の加熱温度を低く設定することに
より、合成時のＳｉの溶出やＳｉ粒子の粗大化を防止す
ることができ、高密度の焼結合金を製造することができ
ることを見出した。
【０００８】本発明は、上記の知見に基づいて完成した
ものであり、その目的は高密度、高純度のＴａ／Ｓｉ系
焼結合金の製造方法を提供することにある。
ものであり、その目的は高密度、高純度のＴａ／Ｓｉ系
焼結合金の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明によるＴａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法は、原
子比でＴａ粉末２．０〜３．０原子、Ｓｉ粉末６．０〜
７．０原子、残部がＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｈｆの少なくとも一種を含む金属粉末または金属珪
化物粉末からなる混合粉体を、真空中もしくは不活性ガ
ス雰囲気中で１１００〜１２００℃の温度で加熱処理し
た後、反応生成物を再混合し、次いで真空下あるいは不
活性ガス雰囲気下でＳｉの融点未満の温度でホットプレ
スすることを構成上の特徴とする。
の本発明によるＴａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法は、原
子比でＴａ粉末２．０〜３．０原子、Ｓｉ粉末６．０〜
７．０原子、残部がＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｈｆの少なくとも一種を含む金属粉末または金属珪
化物粉末からなる混合粉体を、真空中もしくは不活性ガ
ス雰囲気中で１１００〜１２００℃の温度で加熱処理し
た後、反応生成物を再混合し、次いで真空下あるいは不
活性ガス雰囲気下でＳｉの融点未満の温度でホットプレ
スすることを構成上の特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】原料粉末であるＴａ粉末とＳｉ粉
末は不純物含有量が１０００ ppm以下の高純度品が、ま
た粒度は平均粒径２〜８μm の微粉末が好ましく用いら
れる。原料粉末の組成はＴａ粉末２．０〜３．０原子、
Ｓｉ粉末６．０〜７．０原子の原子比に配合し、且つＴ
ａ粉末とＳｉ粉末との合計量が全原料中に占める原子比
の割合が９０〜１００％になるように配合される。な
お、０〜１０％の残部はＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、
Ｎｂ、Ｈｆなどの少なくとも１種の高融点金属の粉末あ
るいはその金属珪化物粉末が添加配合される。
末は不純物含有量が１０００ ppm以下の高純度品が、ま
た粒度は平均粒径２〜８μm の微粉末が好ましく用いら
れる。原料粉末の組成はＴａ粉末２．０〜３．０原子、
Ｓｉ粉末６．０〜７．０原子の原子比に配合し、且つＴ
ａ粉末とＳｉ粉末との合計量が全原料中に占める原子比
の割合が９０〜１００％になるように配合される。な
お、０〜１０％の残部はＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、
Ｎｂ、Ｈｆなどの少なくとも１種の高融点金属の粉末あ
るいはその金属珪化物粉末が添加配合される。
【００１１】原料粉末中のＴａ粉末とＳｉ粉末の割合は
目的とするＴａ／Ｓｉ系焼結合金によって決められるも
のであるが、原子比でＴａ粉末の割合が３．０原子を越
える場合は生成するＴａＳｉ2 量が多くなり、発生する
反応熱が増大するので局所的に高温部が形成され易くＳ
ｉの溶出およびＳｉ粒子の粗大化が起こり、またシリサ
イド化反応の進行が不均一となり生成するＴａＳｉ2 の
偏析が生じるためである。なお、Ｔａ粉末の割合が２．
０原子を下回ると相対的にＳｉの配合比が大きくなり、
Ｔａ／Ｓｉ系の焼結合金として充分な特性が付与されな
い。
目的とするＴａ／Ｓｉ系焼結合金によって決められるも
のであるが、原子比でＴａ粉末の割合が３．０原子を越
える場合は生成するＴａＳｉ2 量が多くなり、発生する
反応熱が増大するので局所的に高温部が形成され易くＳ
ｉの溶出およびＳｉ粒子の粗大化が起こり、またシリサ
イド化反応の進行が不均一となり生成するＴａＳｉ2 の
偏析が生じるためである。なお、Ｔａ粉末の割合が２．
０原子を下回ると相対的にＳｉの配合比が大きくなり、
Ｔａ／Ｓｉ系の焼結合金として充分な特性が付与されな
い。
【００１２】このＴａ粉末とＳｉ粉末にＷ、Ｃｒ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの金属粉末または金属
珪化物粉末を少なくとも１種加えて所定の組成割合に配
合した原料粉末は真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で
ボールミル、Ｖ型ミキサーなどの混合器などで充分に乾
式混合またはエタノールなどの揮発性有機溶液を用いて
湿式混合することにより均質な混合粉体原料が調製され
る。なお、混合時に不純物の混入を防止するためにナイ
ロン製のボールミルを用いることが好ましい。
ｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの金属粉末または金属
珪化物粉末を少なくとも１種加えて所定の組成割合に配
合した原料粉末は真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で
ボールミル、Ｖ型ミキサーなどの混合器などで充分に乾
式混合またはエタノールなどの揮発性有機溶液を用いて
湿式混合することにより均質な混合粉体原料が調製され
る。なお、混合時に不純物の混入を防止するためにナイ
ロン製のボールミルを用いることが好ましい。
【００１３】混合粉体は金属モリブデンを内張りした黒
鉛製の坩堝に入れ、系内を１０-1〜１０-2Torrの真空中
もしくはアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気に保持さ
れた加熱炉内で１１００〜１２００℃の温度で加熱処理
してシリサイド化する。加熱温度は混合粉体を構成する
各金属成分とＳｉとの共晶温度より２００〜３００℃低
い温度に設定することが必要であり、これら金属成分の
共晶温度は１３００〜１４１０℃の範囲にあるので加熱
処理温度を１１００〜１２００℃の温度範囲に設定す
る。
鉛製の坩堝に入れ、系内を１０-1〜１０-2Torrの真空中
もしくはアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気に保持さ
れた加熱炉内で１１００〜１２００℃の温度で加熱処理
してシリサイド化する。加熱温度は混合粉体を構成する
各金属成分とＳｉとの共晶温度より２００〜３００℃低
い温度に設定することが必要であり、これら金属成分の
共晶温度は１３００〜１４１０℃の範囲にあるので加熱
処理温度を１１００〜１２００℃の温度範囲に設定す
る。
【００１４】シリサイド化反応は固相反応であるので均
一に反応を進めることが難しく、また発熱反応であるの
で焼結時において局所的に高温部が形成され易いが、加
熱温度を低く設定することによってＳｉの溶融温度を越
える局所的高温部の形成を防止することができる。した
がって、Ｓｉの溶出やＳｉの異常粒成長による粗大化あ
るいは亀裂の発生が抑制され、また生成するＴａＳｉ2
の偏析を防止することが可能となる。加熱処理温度を１
１００〜１２００℃の温度範囲に設定する理由は１１０
０℃未満ではＴａ粉末およびＳｉ粉末の酸化被膜が除去
されないためシリサイド化反応が充分に進行せず、また
１２００℃を越えると強固な凝集粉体が形成され次工程
の粉砕および均一な混合が困難となり焼結時における反
応熱による局所的高温部が形成され易いためである。な
お、加熱時間は混合粉体の量、加熱炉の発熱容量などに
より適宜設定されるが、１〜２時間が適当である。
一に反応を進めることが難しく、また発熱反応であるの
で焼結時において局所的に高温部が形成され易いが、加
熱温度を低く設定することによってＳｉの溶融温度を越
える局所的高温部の形成を防止することができる。した
がって、Ｓｉの溶出やＳｉの異常粒成長による粗大化あ
るいは亀裂の発生が抑制され、また生成するＴａＳｉ2
の偏析を防止することが可能となる。加熱処理温度を１
１００〜１２００℃の温度範囲に設定する理由は１１０
０℃未満ではＴａ粉末およびＳｉ粉末の酸化被膜が除去
されないためシリサイド化反応が充分に進行せず、また
１２００℃を越えると強固な凝集粉体が形成され次工程
の粉砕および均一な混合が困難となり焼結時における反
応熱による局所的高温部が形成され易いためである。な
お、加熱時間は混合粉体の量、加熱炉の発熱容量などに
より適宜設定されるが、１〜２時間が適当である。
【００１５】加熱処理して得られた反応生成物は、組成
の均質化および粉砕を目的としてナイロン製のボールミ
ルにより粉砕、混合する。この場合反応生成物は熱処理
温度が低いので極めて容易に粉砕されて粒子径１５０μ
m 以下の粉末となる。なお、原料粉体としてＴａ粉末と
Ｓｉ粉末の混合粉末を用いて加熱処理し、得られたＴａ
Ｓｉ2 ＋Ｓｉの反応生成物を粉砕、混合する過程でＷ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの高融点金属
あるいは金属珪化物粉末を少なくとも１種加えて所定量
添加配合することもできる。
の均質化および粉砕を目的としてナイロン製のボールミ
ルにより粉砕、混合する。この場合反応生成物は熱処理
温度が低いので極めて容易に粉砕されて粒子径１５０μ
m 以下の粉末となる。なお、原料粉体としてＴａ粉末と
Ｓｉ粉末の混合粉末を用いて加熱処理し、得られたＴａ
Ｓｉ2 ＋Ｓｉの反応生成物を粉砕、混合する過程でＷ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆなどの高融点金属
あるいは金属珪化物粉末を少なくとも１種加えて所定量
添加配合することもできる。
【００１６】このようにして得られた反応生成物の混合
粉末は、真空下あるいは不活性ガス雰囲気下でＳｉの融
点（１４１０℃）未満の温度でホットプレスして熱圧焼
結することによりＴａ／Ｓｉ系焼結合金が製造される。
ホットプレスの具体的条件としては温度１３００〜１４
００℃、圧力１００〜３００kg/cm2が適当である。な
お、ホットプレスする際の昇温速度および昇圧速度が大
きいと局部的に焼結が進行して液相が生じる場合がある
ので、昇温速度は５℃／分以下、昇圧速度は１５kg/cm2
以下に各設定することが好ましい。このようにして設定
した温度および圧力に到達したのち、焼結体の寸法変位
が認められなくなるまでその温度、圧力を保持すること
によりＴａ／Ｓｉ系焼結合金が製造される。
粉末は、真空下あるいは不活性ガス雰囲気下でＳｉの融
点（１４１０℃）未満の温度でホットプレスして熱圧焼
結することによりＴａ／Ｓｉ系焼結合金が製造される。
ホットプレスの具体的条件としては温度１３００〜１４
００℃、圧力１００〜３００kg/cm2が適当である。な
お、ホットプレスする際の昇温速度および昇圧速度が大
きいと局部的に焼結が進行して液相が生じる場合がある
ので、昇温速度は５℃／分以下、昇圧速度は１５kg/cm2
以下に各設定することが好ましい。このようにして設定
した温度および圧力に到達したのち、焼結体の寸法変位
が認められなくなるまでその温度、圧力を保持すること
によりＴａ／Ｓｉ系焼結合金が製造される。
【００１７】このように本発明は、Ｔａ粉末とＳｉ粉末
とを加熱してＴａＳｉ2 を合成するシリサイド化反応を
１１００〜１２００℃の低温度領域で行うのであるか
ら、焼結時における反応が均一に進行して合成反応時に
局所的高温部が形成されることがなく、したがってＳｉ
の溶出や粗大粒子化あるいは亀裂発生が生じることがな
い。更に、反応生成物は容易に粉砕可能であるので粉砕
時における不純物混入も防止でき、高密度、高純度のＴ
ａ／Ｓｉ系焼結合金の製造が可能となる。
とを加熱してＴａＳｉ2 を合成するシリサイド化反応を
１１００〜１２００℃の低温度領域で行うのであるか
ら、焼結時における反応が均一に進行して合成反応時に
局所的高温部が形成されることがなく、したがってＳｉ
の溶出や粗大粒子化あるいは亀裂発生が生じることがな
い。更に、反応生成物は容易に粉砕可能であるので粉砕
時における不純物混入も防止でき、高密度、高純度のＴ
ａ／Ｓｉ系焼結合金の製造が可能となる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１９】実施例１〜６、比較例１〜５ 原料粉末として純度９９．９％以上のＴａ粉末（平均粒
径２〜３μm ）およびＳｉ粉末（平均粒径６〜８μm ）
を用い、添加する高融点金属粉末あるいは金属珪化物粉
末には純度９９．９％以上、平均粒径２〜３μm の粉末
を用いた。これらの原料粉末を混合割合を変えて配合
し、０．１〜１Torrの真空中でナイロン製のボールミル
により５〜１０時間粉砕、混合して１０種類の原料混合
粉体を調製した。このようにして調製した混合粉体の組
成を表１に示した。なお、混合粉体の平均粒径は１０〜
３０μm であった。
径２〜３μm ）およびＳｉ粉末（平均粒径６〜８μm ）
を用い、添加する高融点金属粉末あるいは金属珪化物粉
末には純度９９．９％以上、平均粒径２〜３μm の粉末
を用いた。これらの原料粉末を混合割合を変えて配合
し、０．１〜１Torrの真空中でナイロン製のボールミル
により５〜１０時間粉砕、混合して１０種類の原料混合
粉体を調製した。このようにして調製した混合粉体の組
成を表１に示した。なお、混合粉体の平均粒径は１０〜
３０μm であった。
【００２０】これらの混合粉体を金属モリブデンを内張
りした黒鉛坩堝に入れ、１０-1〜１０-2Torrの真空中で
温度を変えて加熱処理してシリサイド化反応させ、得ら
れた反応生成物を黒鉛坩堝から取り出しナイロン製ボー
ルミルで粉砕、混合した。このようにして合成したＴａ
Ｓｉ2 などの反応生成物を真空下で温度、圧力を変えて
ホットプレスし、直径５〜１０″、厚さ８〜３２mmのＴ
ａ／Ｓｉ系焼結合金を製造した。なお、昇温速度は４℃
／分、昇圧速度は１３kg/cm2に各設定した。このように
して得られた焼結合金の密度を測定し、得られた結果を
表２に示した。密度は配合した各原料成分の真密度と配
合量から下記(1) 式により算出した計算密度に対する相
対密度として示した。但し、Ｍは各原料成分である。 計算密度＝１００／（ΣＭのWt％／Ｍ真密度）…(1)
りした黒鉛坩堝に入れ、１０-1〜１０-2Torrの真空中で
温度を変えて加熱処理してシリサイド化反応させ、得ら
れた反応生成物を黒鉛坩堝から取り出しナイロン製ボー
ルミルで粉砕、混合した。このようにして合成したＴａ
Ｓｉ2 などの反応生成物を真空下で温度、圧力を変えて
ホットプレスし、直径５〜１０″、厚さ８〜３２mmのＴ
ａ／Ｓｉ系焼結合金を製造した。なお、昇温速度は４℃
／分、昇圧速度は１３kg/cm2に各設定した。このように
して得られた焼結合金の密度を測定し、得られた結果を
表２に示した。密度は配合した各原料成分の真密度と配
合量から下記(1) 式により算出した計算密度に対する相
対密度として示した。但し、Ｍは各原料成分である。 計算密度＝１００／（ΣＭのWt％／Ｍ真密度）…(1)
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】 表注）*1 焼結体に亀裂が発生し密度測定せず。 *2 焼結体にＳｉの溶出があり密度測定せず。
【００２３】表１、２の結果から本発明の製造方法によ
り製造された実施例のＴａ／Ｓｉ系焼結合金はいずれも
相対密度が高く、計算密度を超える高密度であり、これ
に対して比較例のＴａ／Ｓｉ系焼結合金はいずれも相対
密度が低いことが判る。また顕微鏡による組織観察の結
果から実施例の焼結合金はＴａＳｉ2 の素地にＳｉおよ
びＷ、Ｃｒなどの高融点金属珪化物が均一に分散した組
織構造を示しており、一方比較例ではＳｉの粒成長によ
る粗大化および溶出が観察され、更に亀裂の発生も認め
られた。
り製造された実施例のＴａ／Ｓｉ系焼結合金はいずれも
相対密度が高く、計算密度を超える高密度であり、これ
に対して比較例のＴａ／Ｓｉ系焼結合金はいずれも相対
密度が低いことが判る。また顕微鏡による組織観察の結
果から実施例の焼結合金はＴａＳｉ2 の素地にＳｉおよ
びＷ、Ｃｒなどの高融点金属珪化物が均一に分散した組
織構造を示しており、一方比較例ではＳｉの粒成長によ
る粗大化および溶出が観察され、更に亀裂の発生も認め
られた。
【００２４】
【発明の効果】以上のとおり、本発明のＴａ／Ｓｉ系焼
結合金の製造方法によれば、ＴａとＳｉとを特定の原子
比で配合し、またＴａＳｉ2 の合成温度を低い温度領域
に設定することによりシリサイド反応時の局所的高温部
の発生が防止されるので、Ｓｉの溶出およびＳｉの異常
粒成長による粗大化、また生成するＴａＳｉ2 の偏析を
抑制することが可能である。更に、生成するＴａＳｉ2
は粉砕され易く粉砕時の異物混入も低減化することがで
きる。したがって、サーマルヘッドの抵抗膜や下地膜あ
るいは半導体用集積回路の薄膜電極用のスパッタリング
ターゲットなどに用いられる高密度、高純度のＴａ／Ｓ
ｉ系焼結合金の製造方法として極めて有用である。
結合金の製造方法によれば、ＴａとＳｉとを特定の原子
比で配合し、またＴａＳｉ2 の合成温度を低い温度領域
に設定することによりシリサイド反応時の局所的高温部
の発生が防止されるので、Ｓｉの溶出およびＳｉの異常
粒成長による粗大化、また生成するＴａＳｉ2 の偏析を
抑制することが可能である。更に、生成するＴａＳｉ2
は粉砕され易く粉砕時の異物混入も低減化することがで
きる。したがって、サーマルヘッドの抵抗膜や下地膜あ
るいは半導体用集積回路の薄膜電極用のスパッタリング
ターゲットなどに用いられる高密度、高純度のＴａ／Ｓ
ｉ系焼結合金の製造方法として極めて有用である。
Claims (1)
- 【請求項１】 原子比でＴａ粉末２．０〜３．０原子、
Ｓｉ粉末６．０〜７．０原子、残部がＷ、Ｃｒ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｈｆの少なくとも一種を含む金属粉
末または金属珪化物粉末からなる混合粉体を、真空中も
しくは不活性ガス雰囲気中で１１００〜１２００℃の温
度で加熱処理した後、反応生成物を再混合し、次いで真
空下あるいは不活性ガス雰囲気下でＳｉの融点未満の温
度でホットプレスすることを特徴とするＴａ／Ｓｉ系焼
結合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29345795A JP3625928B2 (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Ｔａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29345795A JP3625928B2 (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Ｔａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09111363A true JPH09111363A (ja) | 1997-04-28 |
| JP3625928B2 JP3625928B2 (ja) | 2005-03-02 |
Family
ID=17795005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29345795A Expired - Fee Related JP3625928B2 (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Ｔａ／Ｓｉ系焼結合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3625928B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1028824A1 (en) * | 1997-07-15 | 2000-08-23 | Tosoh Smd, Inc. | Refractory metal silicide alloy sputter targets, use and manufacture thereof |
| CN1311091C (zh) * | 2005-05-24 | 2007-04-18 | 长沙南方钽铌有限责任公司 | 从钽粉－硝酸钇液－固掺杂体制造钽材的方法 |
| JP5396276B2 (ja) * | 2007-09-13 | 2014-01-22 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | 焼結体の製造方法、焼結体ターゲット及びスパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体 |
| WO2014157054A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | Jx日鉱日石金属株式会社 | スパッタリング用シリサイドターゲット及びその製造方法 |
| CN114538450A (zh) * | 2020-11-27 | 2022-05-27 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种高纯二硅化钽粉末及其制备方法 |
-
1995
- 1995-10-17 JP JP29345795A patent/JP3625928B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1028824A1 (en) * | 1997-07-15 | 2000-08-23 | Tosoh Smd, Inc. | Refractory metal silicide alloy sputter targets, use and manufacture thereof |
| EP1028824A4 (en) * | 1997-07-15 | 2000-11-02 | Tosoh Smd Inc | SPUTTERING TARGETS BASED ON A SILICIDE AND REFRACTORY METAL ALLOY, USE AND MANUFACTURE THEREOF |
| US6562207B1 (en) | 1997-07-15 | 2003-05-13 | Tosoh Smd, Inc. | Refractory metal silicide alloy sputter targets, use and manufacture thereof |
| CN1311091C (zh) * | 2005-05-24 | 2007-04-18 | 长沙南方钽铌有限责任公司 | 从钽粉－硝酸钇液－固掺杂体制造钽材的方法 |
| JP5396276B2 (ja) * | 2007-09-13 | 2014-01-22 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | 焼結体の製造方法、焼結体ターゲット及びスパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体 |
| WO2014157054A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | Jx日鉱日石金属株式会社 | スパッタリング用シリサイドターゲット及びその製造方法 |
| JP6005842B2 (ja) * | 2013-03-26 | 2016-10-12 | Ｊｘ金属株式会社 | スパッタリング用シリサイドターゲット及びその製造方法 |
| CN114538450A (zh) * | 2020-11-27 | 2022-05-27 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种高纯二硅化钽粉末及其制备方法 |
| CN114538450B (zh) * | 2020-11-27 | 2023-08-15 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种高纯二硅化钽粉末及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3625928B2 (ja) | 2005-03-02 |
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